量子电脑的时代来临了吗?

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【大纪元3月16日讯】(大纪元记者林节综合编译报导)想像口袋中装着超高速电脑是什么样子?“量子电脑”(Quantum Computer)有着比现在传统电脑强大许多倍的计算能力。至今理论研究已日趋完善,然而目前世界上还没有真正意义上的量子电脑,换句话说,可以实用量产的系统还未出现。今年2月中旬,加拿大一家新成立的公司宣称推出全球第一台商用量子电脑,引起专家学者的质疑和议论。 也不禁令人遐想,量子电脑的时代提前来临了吗?

量子电脑是根据原子或原子核所具有的量子学特性来工作,运用量子资讯学,基于量子效应构建的一个完全以量子位(量子比特)为基础的电脑。位于温哥华的D-Wave公司宣称,该公司以量子学原理所研发出的电脑将比当今世上最优质电脑的作业系统快出许多倍来。 这台名为“Orion”(猎户座)的电脑,使用传统的平版印刷术,搭配核心的一块超低温、超导铌芯片,可处理16个量子位(qubit)。核心晶片必须冷却至接近绝对零度(-273.15℃),以便其计算过程中维持量子状态。

该公司表示,这台量子电脑可同时进行六万四千个运算程式。根据量子学定律,在电路图所流动的数位位元可能代表的是0也可能是1,量子电脑有办法应付处理大量且更复杂的电脑指令。该公司的执行长贺伯‧马丁(Herb Martin)表示, 某些不同种类的问题是无法用数位电脑解决的。数位电脑很适于跑程式,量子电脑则对于应付大量不同的可变因素很在行。

D-Wave 公司声称其于2月13日展示的量子电脑原型是全球第一台商用电脑,内装有可以执行16量子位( qubits)的量子晶片。该公司计划在未来的18个月内,于2007年底将速度提升到32 qubits, 于2008年将速度提升到512 qubits到1024 qubits,并开始提供商业租用。

量子电脑的外型长的如何?当前它的原型和大型的电冰箱一样大,温度更低。因为它所使用的超导体电路必须冷冻保存,以便大量的运算程式能够顺利进行。

量子电脑有什么用途呢?

贺伯‧马丁表示,人类可以使用量子电脑来设计基因药物。(每个人体细胞有3亿个“基本成对数DNA” 或者是著名DNA双螺旋结构的”梯”);企业也可以用量子电脑来管理他们的产物供需链。马丁说:“想想看,倘若某家公司有40个工厂并生产了一百万不同的零件,那么需要记录的事务可就不少了。”

量子电脑亦可被用于维护安全。由于911事件,许多各国政府及公司都纷纷重视生物统计学,建立了大量有关他们欲追踪对象的图片、指纹以及其他多样种类方法的资料库。恐怖份子名单上的人,即使能安全地通过海关检查。藉由量子电脑基本上能够快速地藉由先前已由安全局输入的庞大资料库中来再次校对是否对方为恐怖份子。

马丁表示,该产品的推出证明量子电脑商业化这个技术的概念。 D-Wave的潜在客户是商业界。 商业界人士不在乎这个技术如何可行,只要能解决他们复杂的商业模式。商业用途的电脑不需要太花俏的技术细节。事实上,D-Wave的电脑是一台混血机种,使用传统数位电脑,搭配量子晶片做为加速器或者副处理器(co-processor)。后端是一台机架式电脑(rack-mounted PC)搭配处理器。主要的部分是这颗量子晶片,由铌铝超导材质制成,冷冻储存在氦液桶中。量子电脑之所以能达到高速运算是因为他的基本资料单位为量子位(qubits),可以同时处理0和1,并快速处理所有的量子位(qubits)。目前我们使用的数位电脑计算一次只能处理一个资料位元(data bit)。

大多数的工程师都认为量子电脑的技术还有一段遥远的路要走。实用的量子电脑至少还要十年以上的时间才会问世才对。D-Wave公司于今年2月13日发表这台量子电脑原型,是透过网路连结的方式线上发表,更加引起专家学者质疑其真实性。美国宇航局(NASA)位于加州Pasadena的Jet Propulsion实验室的工程师Alan Kleinsasser于3月7日公开承认他们确曾为D-Wave量身订制一颗特别的量子晶片。对于NASA的 Microdevices 实验室(隶属于Jet Propulsion实验室)工程师来说,接受客户委托开发超导体线路晶片是一件很平常的事。他们也曾接受委托替纽约的Hypres Inc设计晶片,也曾替欧洲太空局(European Space Agency) 的赫瑟尔(Herschel)任务制造太空船设备。

量子电脑是否真如D-Wave所言不久后就会在现实生活中上演了呢?大多数的知名电脑公司对此感到质疑。另有专家认为,如果真能有这样一台实用的量子系统,特别在财务系统的加解密还很脆弱的此时,这将是一项重要的技术突破。但专家同时认为,像D-Wave这样的小公司若真拥有这样的技术一定会积极发展,在他们获得技术解决方案的5-8年内,很可能被重量级的技术先驱如Intel和IBM网罗。

利用量子电脑来“开创电脑新纪元”是世界上许多实验室热情追逐的梦想。D-Wave公司利用量子晶片和传统电脑结合以达到其商业化的用途,虽然离学术上的专业还有一段距离,但似乎预告量子时代提前来临的可能性。多数分析家表示,目前量子电脑的关键问题在对微观量子态的操纵困难。也许将来人类会发现一种全新的设计、全新的材料, 就像半导体材料对于电子计算机的发展一様。

资料来源:ABC News, IDG News Services

(http://www.dajiyuan.com)

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